цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » » Простая ультразвуковая акустическая левитация с использованием Arduino и HCSR04 своими руками

Простая ультразвуковая акустическая левитация с использованием Arduino и HCSR04 своими руками

Автор: Mike(admin) от 1-07-2020, 05:55

Очень интересно наблюдать что-то висящее в воздухе или в свободном пространстве, и это именно то, о чем идет речь в этом антигравитационном проекте. Объект (например, маленький кусочек бумаги) помещается между двумя ультразвуковыми преобразователями, которые генерируют акустические звуковые волны. Объект «плавает» в воздухе из-за этих волн, которые кажутся антигравитационными. Это не только круто выглядящий проект левитации на основе Arduino, но и путь к практическим приложениям. Исследователи работают над ультразвуковыми роботизированными захватами, которые могут быть полезны при перемещении объектов, не касаясь их.


Простая ультразвуковая акустическая левитация с использованием Arduino и HCSR04 своими руками

Полная схема системы левитации на основе Arduino показана далее, и принцип работы схемы очень прост. Основным компонентом этого проекта является микросхема управления двигателем L239D и ультразвуковой преобразователь, собранный из модуля ультразвукового датчика HCSR04. Как правило, ультразвуковой датчик передает акустическую волну частотного сигнала от 25 кГц до 50 кГц, и в этом проекте мы используем ультразвуковой преобразователь HCSR04.


Простая ультразвуковая акустическая левитация с использованием Arduino и HCSR04 своими руками

Согласно данным, рабочая частота этого ультразвукового преобразователя составляет 40 кГц. Итак, цель использования Arduino и небольшого фрагмента кода заключается в генерации высокочастотного колебательного сигнала 40 кГц для ультразвукового датчика или преобразователя, и этот импульс подается на вход микросхемы драйвера двигателя L239D (контакт 2 и 6 от Arduino). Контакты A0 и A1 нужны для управления ультразвуковым преобразователем. Наконец, мы применяем этот высокочастотный сигнал колебаний 40 кГц вместе с напряжением возбуждения через управляющую микросхему (обычно от 8 до 12 В, подаваемых на 8-й вывод микросхемы L239D, Vcc2) на ультразвуковой преобразователь. В результате чего ультразвуковой преобразователь генерирует акустические звуковые волны. Мы поместили два передатчика «лицом к лицу» в противоположном направлении таким образом, чтобы между ними оставалось свободное пространство. Акустические звуковые волны распространяются между двумя передатчиками и позволяют объекту «плавать» в воздухе.


Обратите внимание, что L293D имеет двойной вход, один из которых предназначен для питания самой микросхемы, которая в этом проекте питается от 5 В платы Arduino, а другой Vcc2 (8-й) подается на управляющее напряжение выходного компонента, и этот вывод VCC может принимать до 36 В. Концепция использования этой микросхемы исходит из концепции использования микроконтроллера и этого чипа, где мы можем изменять направление и скорость двух двигателей по отдельности, просто предоставляя логический или цифровой сигнал от микроконтроллера. В этой схеме мы используем только два входа микросхемы L293D, входной контакт 1 (2) и входной контакт 2 (7). Чтобы активировать эти два контакта, мы должны поддерживать высокий уровень на линии 1.


Использование конденсатора емкостью 100 нФ необязательно и используется только для удержания напряжения на микросхеме. В качестве источника питания мы используем светодиодный драйвер на 2 А 12 В, затем понижаем напряжение до 9 В с помощью стабилизатора напряжения LM7809 и подаем на 8-й вывод L139D с общими заземлениями.


Код программы Arduino очень прост, всего несколько строк. Используя этот небольшой код с помощью функций таймера и прерывания, мы формируем высокий или низкий уровень (0/1) и генерируем колебательный сигнал 40 кГц на выходных линиях Arduino A0 и A1.



byte TP = 0b10101010;
void setup()
{
 DDRC = 0b11111111;
  // Initialize timer 1
  noInterrupts();
  TCCR1A = 0;
  TCCR1B = 0;
  TCNT1  = 0;
  OCR1A = 200; 
  TCCR1B |= (1 << WGM12);
  TCCR1B |= (1 << CS10);    
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);
  interrupts(); 
}
ISR(TIMER1_COMPA_vect)          
{
  PORTC = TP; 
  TP = ~TP;
}
void loop(){

}

Обратите внимание, что для этого проекта важно правильно установить ультразвуковые преобразователи. Они должны быть обращены друг к другу «лицом к лицу», что очень важно, и они должны находиться на одной линии, чтобы ультразвуковые звуковые волны могли распространяться и пересекать друг друга в противоположных направлениях. Для этого вы можете взять два маленьких кусочка дерева или MD-доску, болт с гайкой и клей. Вы можете сделать два отверстия, чтобы точно позиционировать датчики.


Простая ультразвуковая акустическая левитация с использованием Arduino и HCSR04 своими руками

В данном случае мы использовали два куска картона, а затем закрепили ультразвуковой преобразователь с помощью клея из клеевого пистолета. Позже, для изготовления подставки, использовалась простая монтажная коробка и все было закреплено клеем.


Простая ультразвуковая акустическая левитация с использованием Arduino и HCSR04 своими руками

Простая ультразвуковая акустическая левитация с использованием Arduino и HCSR04 своими руками

Простая ультразвуковая акустическая левитация с использованием Arduino и HCSR04 своими руками

Простая ультразвуковая акустическая левитация с использованием Arduino и HCSR04 своими руками



© digitrode.ru


Теги: Arduino, HC-SR04, ультразвук, акустическая левитация




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий